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锂硫电池存在的问题有什么?

钜大LARGE  |  点击量:2228次  |  2021年03月16日  

锂硫电池存在的问题重要有:


第一、单质硫的电子导电性和离子导电性差,硫材料在室温下的电导率极低(5.0×10-30Scm-1),反应的最终产物Li2S2和Li2S也是电子绝缘体,不利于电池的高倍率性能


第二、为锂硫电池的中间放电产物会溶解到有机电解液中,新增电解液的黏度,降低离子导电性。多硫离子能在正负极之间迁移,导致活性物质损失和电能的浪费。(Shuttle效应)。溶解的多硫化物会跨越隔膜扩散到负极,与负极反应,破坏了负极的固体电解质界面膜(SEI膜)。


第三、锂硫电池的最终放电产物Li2Sn(n=1~2)电子绝缘且不溶于电解液,沉积在导电骨架的表面;部分硫化锂脱离导电骨架,无法通过可逆的充电过程反应变成硫或者是高阶的多硫化物,造成了容量的极大衰减。


第四、硫和硫化锂的密度分别为2.07和1.66gcm-3,在充放电过程中有高达79%的体积膨胀/收缩,这种膨胀会导致正极形貌和结构的改变,导致硫与导电骨架的脱离,从而造成容量的衰减;这种体积效应在纽扣电池下不显著,但在大型电池中体积效应会放大,会出现显著的容量衰减,有可能导致电池的损坏,巨大的体积变化会破坏电极结构


第五、锂硫电池使用金属锂作为负极,除了金属锂自身的高活性,金属锂负极在充放电过程会发生体积变化,并容易形成枝晶。


第六、锂硫电池实验室规模的研究开展较多,单位面积上硫载量一般都在3.0mgcm-2以下,开展高负载量极片的研究关于获得高性能锂硫电池具有重要价值。


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